Вечный двигатель Ханта

[bookburner]

"Erich Becht - Buenos dias Argentina" (Watch on YouTube)

17.12.2006 12:55

В то время как авиапроизводители стараются повысить экономичность своих самолетов, инженер Роберт Хант работает над созданием летательного аппарата, который вообще не будет расходовать никакого топлива. Его самолет сможет летать только за счет взаимодействия подъемной силы с силой притяжение – так же, как это делают аэростаты и планеры.

Сама идея длительного полета без использования топлива выглядит несколько фантастично, не говоря уже о создании аппарата, способного осуществлять таким образом коммерческие авиаперевозки. Легкие планеры могут находиться в воздухе практически неограниченное время, используя для этого восходящие воздушные потоки. Однако дальний перелет между двумя определенными пунктами является для них очень сложной задачей, требующей от пилота изрядного мастерства и определенной доли везения. Да и запуск подобных устройств сопряжен с определенными трудностями: чтобы оторваться от земли, планерам требуется либо крутой высокий склон, либо специальное разгоняющее устройство, например, лебедка или автомобиль. Зато если оснастить планер двигателем, получится самолет, лишенный этих критических недостатков. Поднимать грузы в воздух с нулевыми энергозатратами умеют аэростаты, но, в отличие от планеров, они неспособны двигаться против ветра. Чтобы использовать аэростат в качестве транспортного средства, придется добавить к нему двигатель, получив дирижабль.
 

А что если скрестить планер и аэростат? Именно эта идея легла в основу концепции «гравитационного самолета», которую разрабатывает инженер Роберт Д. Хант (Robert D. Hunt) из компании Hunt Aviation. Как утверждает изобретатель, его аппарат сможет совершать полеты, используя в качестве источника энергии силу земного притяжения: никаких лопастей и реактивных турбин!

Проектируемый «гравилет» представляет собой конструкцию из двух массивных баллонов вытянутой формы, соединенных между собой треугольным монокрылом и хвостовым стабилизатором. К краям монокрыла крепятся длинные крылья, способные складываться вдоль корпуса для перехода в режим пикирования. Баллоны наполнены гелием, в результате чего самолет становится менее плотным, чем окружающий его воздух, по сути, превращаясь в аэростат. При этом возникает подъемная сила, порождаемая чисто гравитационными эффектами. Давление среды компенсирует вес аппарата и начинает выталкивать его наверх. Вместо того, чтобы закачивать в резервуары гелий, можно, напротив, откачивать из них воздух, создавая внутри искусственный вакуум. Этот метод позволяет достичь большей подъемной силы, однако он гораздо сложнее с технической точки зрения: оболочка баллонов должна быть очень крепкой, иначе давление атмосферы ее просто раздавит. Роберт Хант предполагает использовать смешанную схему – вакуум создается в твердых и прочных ячейках, которые помещаются внутрь мягкой оболочки, наполненной летучим газом. Подобная компоновка позволит достичь некоторого компромисса между подъемной силой вакуума и технологической простотой резервуара с газом.

Поднявшись на необходимую высоту, самолет заполняет баллоны забортным воздухом, становясь более плотным, нежели окружающая его атмосфера. В результате он начинает падать под действием все той же гравитации. Вначале снижение происходит в режиме пикирования, со сложенными крыльями – это необходимо для того, чтобы самолет мог набрать некоторую скорость, позволяющую ему меньше зависеть от направления воздушных потоков. Завершив разгон, аппарат раскладывает крылья и переходит к горизонтальному планирующему полету в нужном направлении. В качестве маневровых двигателей используются реверсивные ветряные турбины, расположенные на концах крыльев. Они же работают как генераторы, заряжающие аккумуляторные батареи.

Концепция выглядит красиво и многообещающе, однако она упирается в довольно значительные технологические трудности. Чтобы вакуумно-газовые резервуары могли компенсировать вес аппарата при взлете, он должен быть очень легким. В то же время, конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдержать нагрузки, возникающие при пикировании и планировании. По мнению Роберта Ханта, современные композитные материалы вполне позволяют достичь приемлемых показателей по соотношению прочности и веса. Согласно его расчетам, «гравилеты» смогут подниматься на высоту до 30 км, неся на борту до 1000 тонн полезного груза. И все это без использования дорогостоящего и загрязняющего окружающую среду топлива.

На веб-сайте компании Hunt Aviation можно посмотреть видеоролик, подробно объясняющий концепцию «гравилета» (приготовьтесь выслушать заодно и очень скучное музыкальное сопровождение).

Взято отсюда.

                                                             ***
 

Добавлю от себя, что настоящий автор идеи - Герберт Уэллс. У него есть рассказ под названием "Филмер". Лично я пытался получить патент на похожую штуку. Патента мне не дали (видимо из-за похожести на "вечный двигатель" - такие вещи не патентуют "из прынцыпа"). Но заявка с печатью сохранилась. Проблемой является, где найти "бабло" на постройку - экспериментальный образец будет стоить от $3.000.000. В любом случае речь идет о сумме с шестью нулями - некоторые компоненты очень дорогие. В сарае я его не сделаю. Причем мой проект не потребует таких супертехнологий, как у Ханта.

Собственно говоря, мой проект - и есть в некотором роде "вечный двигатель" как и проект Ханта. Что такое гравитация, наука не знает до сих пор. Совпадение гравитационной и инерционной масс воспринимаются как приятный сюрприз.

Приведу пример. Висит вертолет над землей и крутит пропеллером. С точки зрения физики он не выполняет никакой работы. (Он не двигается; A=F*S). В технике считают не так; там умножают мощность на время работы (и правильно делают:)). Потому что если вертолет выключит двигатели, он окажется на земле (мягкая будет посадка или жесткая - не суть важно). Значит, он все - таки совершает полезную работу по поддержанию себя в воздухе. Гелиевый дирижабль может проделывать то же, что и вертолет без затрат горючего. Работа тоже совершается (выпусти газ и дирижабль - на земле). 

Для совершения работы не обязательно расходовать энергию. Работа - это не расход энергии, а энергообмен. Работу против сил гравитации совершает даже стол, на котором стоит гиря. А=P*t. Р-мощность гравитационного поля. Сломай стол - и гиря на полу. Надо только знать, как эту работу "добыть". Хант знает, как, я знаю еще два варианта. Я считаю, что мои варианты лучше, т.к. они могут работать и без гравитации. В чем они заключаются, скажу, когда будет патент или контракт. Самый гениальный изобретатель в истории дожен быть и самым богатым:) (мне плиз таблетку от жадности, только побольше, побольше!).

Между прочим: 
1 Юпитер и Сатурн излучают в пространство больше энергии, чем получают от Солнца. Ученые не понимают, как такое может быть. Ядерных реакций там, вроде, нет.
2 Астрономы говорят, что Вселенная не просто расширяется - она еще и ускоряеся. Чем не "вечный двигатель"?

Upd. Довольно забавно наблюдать, когда мне начинают объяснять, что это тепловая машина. Причем вроде технически грамотные (с виду) люди. Такие люди искренне считают, что все, кто утверждает о возможности вечного двигателя - полные лохи в физике. Самое смешное, что эти люди сами не понимают, что такое тепловая машина и почему ее кпд не может быть выше 100%. А вот если аппарат Ханта рассматривать как тепловую машину, то кпд может быть выше 100%, потому что это - сравнение члена с пальцем (пардон за мой французский). Подъемная сила, а за ней и работа архимедовой силы не имеет прямой связи с работой по сжижению гелия, но это отказываются понимать.

Upd.2 Статья на "Мембране" о том же, с обсуждением.

Comments

[dudnev.livejournal.com]

Вы не изобретение готовите,а открытие. Таблетку от жадности ещё не изобрели-аккуратнее с запросами:)
В Экперт,на конкурс не обращались?

[otterbeast.livejournal.com]

Меня интересует именно изобретение. В работоспособности я уверен. Оно позволит изменить некоторые моменты в экомонике, которые мне не очень нравятся. Все прочее - теоретическое обоснование. Не стал бы называть это открытием.

>>В Экперт,на конкурс не обращались?

Сорри, куда?

[dudnev.livejournal.com]

Журнал Эксперт, конкурс инноваторов.Как говорится-не догоню,так хоть согреюсь.)

[otterbeast.livejournal.com]

Они в прошлом году проводили конкурс. Сейчас - нет.:(

[dudnev.livejournal.com]

И сейчас проводят.www.inno.ru

[otterbeast.livejournal.com]

О, спасибо, я так понял, они в сентябре начинают; попробуем:)

[dudnev.livejournal.com]

Жаль, не прошло. Полагал, что первый этап пройдёт.

[a-bronx.livejournal.com]

Висит вертолет над землей и крутит пропеллером. С точки зрения физики он не выполняет никакой работы.

Несущий винт зависшего вертолёта не выполняет работы по перемещению вертолёта, но он выполняет огромную работу по перемещению окружающего воздуха. То, что эта работа не такая уж полезная - другой вопрос, к физике не относящийся. Стол никакой работы не совершает.

Схема Ханта тоже небесплатная - ей нужен источник энергии для закачивания/откачивания гелия, т.е. для совершения работы против сил атмосферного давления (т.е. против той же силы гравитации).

[otterbeast.livejournal.com]

Вертолет - иллюстрация.

>>Стол никакой работы не совершает.

С точки зрения современной физики.

>>Схема Ханта тоже небесплатная

В общем цикле - бесплатная: энергия вырабатывается в воздушной турбине и при взлете и при пикировании и отправляется в аккумулятор. Потом она используется для закачивания - откачивания гелия.

[a-bronx.livejournal.com]

С точки зрения современной физики.

Физика у нас одна - та, что предоставлена природой, - и она всегда современная.

Работа - это строго определённый термин. Менять термины, нарушая совместимость с другими теориями - это гарантированный геморрой и непонимание. Если возникает нужда в новой величине, ей придумывают новое название, а не изменяют старое.

В общем цикле - бесплатная

Бесплатно (в идеале) может быть только квазистатический (исключающий потери на сопротивление воздуха) подъём и спуск, без горизонтального перемещения. Тогда общая работа гравитационного поля будет равна нулю.

Но, так как планер будет двигаться, ему придётся тратить часть потенциальной энергии на преодоление лобового сопротивления (т.е. на перемещение воздуха). Этой части ему и не хватит, чтобы наполнить баллоны в следующем цикле.

[otterbeast.livejournal.com]

Не геморрой. В технике работу так и считают, мощность - на время. Тут вопрос просто определения, а не формулы.

При смене высоты горизонтальная траектория не имеет никакого значения - на работу силы_тяжести/архимедовой_силы она не влияет. Горизонтальные перемещения планеров - совершенно бесплатные.

[a-bronx.livejournal.com]

Горизонтальные перемещения планеров - совершенно бесплатные.

Агащаз... Горизонтальное перемещение - это основная часть энергобаланса любого планера/самолёта. Непосредственно на преодоление силы тяжести тратится только та часть, что соответствует индуктивному сопротивлению (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0)), и она может быть сделана относительно малой. Всё остальное уходит на преодоление паразитного сопротивления, сопротивления трения и (в скоростных аппаратах) волнового сопротивления (т.е. банально в энергию звука).

[otterbeast.livejournal.com]

Самолет похож на планер только в режиме планирования. Кто говорил, что лобовое сопротивление не замедляет? Но это не делает горизонтальный полет планера небесплатным. Он спустится на ту же высоту, что и поднялся. Энергобаланс - ноль. Горизонтальное перемещение - бесплатный бонус. Понимейт?

[a-bronx.livejournal.com]

Боюсь, вы неверно себе представляете энергобаланс планера - либо кто-то вам неверно рассказал, либо вы неаккуратно считате. До того, как стать авиамоделистом (а затем авиасиммером), и потрогать/посчитать всё самому, я тоже многое представлял неправильно :)

Если владеете английским, могу порекомендовать учебник практической аэродинамики и самолётовождения (http://www.av8n.com/how/), где подробно рассматриваются все эти вопросы и, что примечательно, распространённые заблуждения. В частности, тема управления энергией наглядно рассмотрена тут (http://www.av8n.com/how/htm/4forces.html) и тут (http://www.av8n.com/how/htm/energy.html).

[a-bronx.livejournal.com]

В технике работу так и считают, мощность - на время.

Потому что мощность, по определению, это количество работы в единицу времени. Это производная величина, без работы она не имеет смысла.

[a-bronx.livejournal.com]

Можно прикинуть, в чём схема Ханта может быть лучше/хуже обычного самолёта.

В первом приближении, с точки зрения энергозатрат, обычный самолёт полностью эквивалентен схеме Ханта: он тоже тратит энергию преимущественно на поддержание горизонтального движения, т.е. на преодоление сопротивления воздуха. Подъёмная сила крыла образуется "почти бесплатно", только, в отличие от автомобиля или аэростата, она исчезает при остановке аппарата.

"Почти бесплатно" - это потому, что часть энергии уходит на образование околокрыльевого вихря, генерирующего подъёмную силу. Это приводит к добавке к общему сопротивлению - т.н. "индуктивное сопротивление". Эту добавку можно уменьшить (повышением качества крыла, уменьшением веса), но невозможно избавиться совсем - вихрь нужен, это функциональная часть крыла, без него крыло не работает.

В схеме Ханта крыло тоже есть - значит есть и индуктивное сопротивление, и соответствующие потери. Значит тут выигрыша нет. Хант даже проигрывает - его баллоны создают дополнительное сопротивление.

Далее, чтобы двигаться, планер (и схема Ханта) тратят запасённую потенциальную энергию высоты. Самолёт (пока не снижается) потенциальную энергию не тратит, но взамен тратит эквивалентную энергию топлива.

Вот тут есть поле для игры: если тратить топливо на надувание-сдувание баллонов (довольно диссипативный процесс) и на преодоление их повышенного сопротивления окажется выгоднее, чем тратить то же топливо на превращение в реактивную струю, то может быть некая экономия. Но может и не быть.

У меня большое подозрение, что простой мотопланер с компактным складным авиамотором окажется эффективнее. Между прочим, современные авиалайнеры имеют бОльшую топливную эффективность, чем автомобили, которые катятся по твёрдой земле.

[otterbeast.livejournal.com]

Самолет тратит энергию на горизонтальный полет, а аппарат Ханта или планер - нет. Горизонтальный полет у него создает сила реакции среды, а не архимедова сила и не тила тяжести. При желании, можно эту работу посчитать, но никакого горючего на нее тратить не надо. Поэтому все горизонтальные перемещения у Ханта бесплатные.

У авиалайнеров просто аэродинамическое качество лучше. На подъем тратится "лишняя" работа, которая при снижении не аккумулируется, как у Ханта.

[a-bronx.livejournal.com]

Планер преодолевает силу сопротивления среды - значит он совершает работу. Конкретно, работу совершает горизонтальная составляющая подъёмной силы крыла.

На совершение работы нужна энергия. Планеру её неоткуда взять, кроме как из собственной потенциальной энергии.

В общем, крыло планера делает ровно то же самое, что делает пропеллер самолёта, только за счёт энергии собственного падения. Именно поэтому планер принципиально не может всегда лететь горизонтально.

Если же настаивать, что планер летит бесплатно, то нужно ответить на вопрос: куда же девается потенциальная энергия?

[otterbeast.livejournal.com]

Потенциальная энергия расходуется только на вертикальное перемещение. Все прочее делает сила реакции среды.

[otterbeast.livejournal.com]

Мотопланер ничего не аккумулирует. Аппарат Ханта - планер, который аккумулирует.

[a-bronx.livejournal.com]

Планер разменивает энергию буксира/термического потока/собственного мотора на энергию высоты, т.е. именно "аккумулирует". Запасённую энергию он потом расходует на горизонтальное движение. Самолёт преобразует эту энергию в движение напрямую, без необходимости накапливать высоту.

Аппарат Ханта делает то же самое, что мотопланер: тратит энергию на откачку воздуха вакуумным насосом (вытеснение его лёгким газом), превращая эту энергию в высоту подъёма, потом расходует её как обычный планер. Т.е. у него тоже есть "тепловой двигатель", только поршнем является весь аппарат, а цилиндром - вся атмосфера :)

Перекачка больших объёмов газов - весьма дорогой процесс, потери там довольно велики, ибо этот процесс трудно сделать адиабатичным. Вполне вероятно, что к.п.д. этого теплового цикла будет меньше, чем к.п.д. обычного мотора.

[otterbeast.livejournal.com]

Планер можно поднять вертикально на вертолете и пустить в пике, из которого он будет постепенно выходить. Это все равно будет планер. Горизонтальная траектория - бесплатный бонус. Вертикальная кинетическая энергия после подъема на тросе будет 1000 раз сожрана аэродинамикой. Далеко планер улетит без крыльев?

>>Перекачка больших объёмов газов - весьма дорогой процесс, потери там довольно велики

Именно здесь мой проект и отличается от проекта Ханта.

[otterbeast.livejournal.com]

Вопрос, хватит ли запасенной энергии на закачку - откачку. Так или иначе, у Ханта масса патентов, и, надо думать, рассчеты говорят о работоспособности, если он рекламирует эту идею. Мой проект отличается от проекта Ханта. Все можно сделать намного проще.

[vpzapad.livejournal.com]

Скажите, а если создать некий сверхпрочный и сверхлегкий корпус (например, из углеродных наноструктур) с жёстким внутренним каркасом в виде ракеты и откачать из него воздух, то способен ли он за счёт аэроподъёмной силы и разгонного момента выйти в космос? Возможно ли в принципе создание таких "вакуумных ракет", в качестве подъёмной силы в которых используется вакуум?

[otterbeast.livejournal.com]

А зачем откачивать воздух? Гораздо проще накачать туда водорода или гелия и нагреть его. С подъемом - выпускать несущий газ, чтобы уравнивать давление. И не надо никакой сверхпрочности, конструкция может за счет этого стать еще легче, чем с вакуумом. Причем,выпускать можно не в атмосферу, а в камеру сгорания, если у нас водород, получае дополнительную тягу. Вопрос - в аэродинамичности.

Ускорение, которое получит ракета, будет зависеть от подъемной силы и аэродинамического качества. Аэродинамика может съесть львиную долю выигрыша в весе - ведь самая легкая конструкция - шарообразная. Вытягивая ее, т.е. придавая аэродинамику, мы утяжеляем ее. Чем более тяжелые газы содержит атмосфера, тем лучше будет работать такая конструкция, но есть одно "но". На Венере, например, атмосфера состоит из углекислого газа. Там аэростаты можно наполнять даже обычным земным возвухом. Плохо то, что там выпускаемый из оболочки водород не будет гореть в атмосфере, придется таскать с собой окислитель. Поэтому там (если такое когда-нибудь произойдет), может оказаться лучше обойтись без сжигания газа, просто выпускать его.

Самолет не может разгоняться без конца по причине того, что наступает момент, когда сопротивление воздуха уравновесит движущую силу - с увеличением скорости сопротивление воздуха возрастает. Ракете в этом плане полегче - по мере ее вертикального полета давление все время падает, значит падает и сопротивление. Пакость для аэростатической или вакуумной ракеты - в том, что с увеличением высоты падает и подъемная сила. Я не знаю, построят ли когда-нибудь такую ракету. Может быть и получится. Все упирается в аэродинамику и вес.

Если такая ракета будет построена, то скорее всего она будет похожа на американский проект "Аврора". Такой самолет, надо понимать, уменьшает каким-то образом аэродинамичское сопротивление, изменяя электромагнитными способами свойства атмосферного воздуха (например, ионизируя его). Ходят слухи и о российском образце такой техники. Радикально уменьшив сопротивление, можно летать быстрее и с более слабым двигателем.